RU2340789C1

RU2340789C1 - Windmill system

Info

Publication number: RU2340789C1
Application number: RU2007106586/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Лебедев (RU); Владимир Николаевич Лебедев; Сан-Воок ШИМ (KR); Сан-Воок Шим
Original assignee: Владимир Николаевич Лебедев; Сан-Воок Шим
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2008-12-10
Also published as: RU2007106586A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to wind-driven electric plants. The proposed system comprises counter-rotor vertical-shaft HM Darien-rotor-based wind turbine with cross-arms and aerodynamic wings and multi-pole generator furnished additionally with planetary adding gearing, automatic coupling mechanism and electro mechanic brake. The biconvex wings are furnished with biconvex aerodynamic washers arranged on the wing top and bottom, the washers' edges extending above the wing edges. The cross-arm section represents a biconvex shape with a chord arranged at its angle of attack varying from 0 to 20 degrees to the horizontal plane. The aforesaid aerodynamic washers are arranged so that, in counter-rotor rotation of the wind turbine two stages, the generator armature stays immobile. The upper wind turbine shaft supports a fixed cover, its base representing radially-diverging rods, there ends being attached, on one side to mobile insulated part of the aforesaid additional bearing assembly supporting a high-voltage insulator with a lightning rod. Note here the fabric-film enclosure of the said cover top part accommodates photo-electric batteries.

EFFECT: higher reliability and power output.

2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для получения электрической энергии путем использования возобновляемых источников энергии, в частности энергии ветрового потока, и может быть использовано для автономного энергоснабжения отдаленных, труднодоступных объектов, а также для целей отдельных энергопотребителей.The invention relates to the field of devices designed to produce electric energy by using renewable energy sources, in particular wind flow energy, and can be used for autonomous power supply of remote, inaccessible objects, as well as for the purposes of individual energy consumers.

Известно устройство по патенту России №2000469, F03/D 3/06 от 06.05.1992 г., содержащее ветроколесо с вертикальной осью вращения, ротор Савониуса и жестко связанные с ним лопасти Н-ротора Дарье, соотношения диаметров которых согласованы по быстроходности с учетом также числа лопастей. Лопасти содержат на концах аэродинамические шайбы. Общий вал роторов ветроколес соединен через мультипликатор с электрогенераторами.A device is known according to the patent of Russia No. 2000469, F03 / D 3/06 of 05/06/1992, containing a wind wheel with a vertical axis of rotation, a Savonius rotor and the blades of the Darier H-rotor rigidly connected with it, the diameters of which are coordinated for speed taking into account also number of blades. The blades contain aerodynamic washers at the ends. The common shaft of the rotors of the windwheel is connected through a multiplier with electric generators.

Это устройство недостаточно эффективно, т.к. имеющийся в его составе мультипликатор увеличивает момент трогания и инерционность составного ротора ветроколеса.This device is not effective enough because its multiplier increases the starting moment and inertia of the composite rotor of the wind wheel.

Известна по патенту России 2132483 F03D 7/06 от 04.07.1996 г. автоматическая вертикально осевая ветроэлектроустановка, позволяющая использовать энергию ветра в широком диапазоне, содержащая на общем роторе ветродвигатель и систему возбуждения электрической машины с n-фазной обмоткой на статоре, соединенную через выпрямитель и ключ с инвертором и накопителем энергии, содержащую также контроллер, датчик скорости ветра.Known by Russian patent 2132483 F03D 7/06 of 04/04/1996, an automatic vertically axial wind turbine that allows the use of wind energy in a wide range, containing on the common rotor a wind turbine and an excitation system of an electric machine with an n-phase winding on the stator, connected through a rectifier and a key with an inverter and an energy storage device, also containing a controller, a wind speed sensor.

Это устройство также недостаточно эффективно, т.к. при малых скоростях ветродвигателя необходимо увеличивать число полюсов электрогенератора, что приводит к увеличению его размеров и повышению использования активных материалов меди и магнитов, что соответственно повышает стоимость и массу изделия.This device is also not effective enough, because at low speeds of the wind turbine it is necessary to increase the number of poles of the generator, which leads to an increase in its size and an increase in the use of active materials of copper and magnets, which accordingly increases the cost and weight of the product.

Известно устройство по патенту Российской Федерации 2136960, 6F03D 7/06 от 08.01.1998 г., содержащее вертикально осевой ветродвигатель, имеющий высокий КПД использования энергии потока среды за счет высоких аэродинамических характеристик, получаемых путем выполнения траверс аэродинамической формы, на которых закреплены лопасти крыльев двояковыпуклого профиля, а каждая траверса снабжена полукрылом аэродинамического профиля, корневая часть которого связана с лопастью, и дополнительной лопастью крыльевого профиля, жестко закрепленной на концевой части полукрыла. Кронштейны выполнены в виде крыльевого двояковыпуклого профиля.A device is known according to the patent of the Russian Federation 2136960, 6F03D 7/06 of 01/08/1998, containing a vertically axial wind turbine having a high efficiency of using the energy of the medium flow due to the high aerodynamic characteristics obtained by performing an aerodynamic traverse on which biconvex wing blades are fixed profile, and each traverse is equipped with a half-wing aerodynamic profile, the root part of which is connected with the blade, and an additional wing profile wing, rigidly fixed to the end asti half-wing. The brackets are made in the form of a biconvex wing profile.

Недостатком этого ротора является то, что его нельзя выполнить с целью увеличения мощности двухъярусным с однонаправленным и контрроторным вращением, так как на концах крыльев будет срыв потока, что будет вносить возмущение в другой ярус и снижать КПД использования энергии ветрового напора.The disadvantage of this rotor is that it cannot be performed in order to increase the power by a two-tier with unidirectional and counter-rotor rotation, since there will be a stall at the ends of the wings, which will disturb the other tier and reduce the efficiency of the use of wind pressure energy.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является ветроэлектрическая установка по авторскому свидетельству СССР №1281737, F03D 3/00 от 28.03.1985 г., содержащая контрроторный ветродвигатель с НМ-роторами Дарье, в котором вал одного яруса соединен с ротором генератора, а вал другого яруса соединен с якорем генератора.Closest to the proposed technical solution is a wind turbine according to USSR author's certificate No. 1281737, F03D 3/00 dated 03/28/1985, containing a counter-rotor wind turbine with Darya NM rotors, in which a shaft of one tier is connected to the rotor of the generator and a shaft of another tier connected to the generator armature.

Это устройство-прототип является двухъярусным с контрроторным вертикально-осевым ветродвигателем.This prototype device is a two-tier with a counter-rotor vertically axial wind turbine.

Недостатком указанного устройства является недостаточно высокая эксплуатационная надежность из-за необходимости применения вращающегося токосъемника на большие токи, соединенного с обмотками, расположенными на вращающемся якоре генератора, для отвода электроэнергии, а применение бесконтактного съема электроэнергии удорожит изделие и внесет дополнительные потери мощности и снизит эффективность устройства, а также недостаточно высокое количество вырабатываемой электроэнергии из-за большого расхода энергии ветра на преодоление трения в подшипниках ветродвигателей и электрогенератора.The disadvantage of this device is the lack of operational reliability due to the need to use a rotating current collector for high currents, connected to the windings located on the rotating arm of the generator, to divert electricity, and the use of non-contact electricity removal will increase the cost of the product and introduce additional power losses and reduce the efficiency of the device, as well as insufficiently high amount of generated electricity due to the large consumption of wind energy to overcome bearings in wind turbines and electric generator.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности устройства и увеличение количества вырабатываемой электроэнергии.The problem to which the invention is directed, is to increase the reliability of the device and increase the amount of generated electricity.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство, содержащее контрроторные вертикально-осевые ветродвигатели на основе НМ-роторов Дарье с траверсами и лопастями аэродинамического профиля, многополюсный электрогенератор, снабжено дополнительно планетарной суммирующей передачей, механизмом автоматического сцепления, электромеханическим тормозом, при этом крылья выполнены двояковыпуклыми с установленными сверху и снизу двояковыпуклыми аэродинамическими шайбами, края которых выступают над краями крыла, а траверсы в сечении имеют аэродинамическую двояковыпуклую форму с хордой, расположенной под углом атаки α, имеющим значение от 0 до 20 градусов, к горизонтальной плоскости, соединенные с указанными выше элементами таким образом, что при контрроторном вращении двух ярусов ветродвигателя якорь генератора остается неподвижным, поэтому отвод больших токов осуществлен без применения токосъемника. Ротор генератора висит, поэтому уменьшилась сила, действующая на опорные подшипники электрогенератора. За счет выполнения крыльев с шайбами и траверс аэродинамического двояковыпуклого профиля увеличилась сила тяги, направленная вертикально вверх, уменьшилась сила трения в подшипниках ветродвигателя. Скорость вращения ротора электрогенератора увеличилась, т.к. уменьшилась энергия ветра, расходуемая на преодоление сил трения в подшипниках ветродвигателей и электрогенератора, количество вырабатываемой электроэнергии увеличилось. Устройство также снабжено дополнительно неподвижной крышей, с краями в виде конфузора, верхняя часть которой покрыта тканепленочным материалом с фотоэлектрическими батареями, а также стропами оттяжки, стропой-кабелем, дополнительным подшипниковым узлом, высоковольтным изолятором, молниеприемником, соединенными между собой и с элементами, указанными выше, таким образом, что в приемнике энергии накапливается дополнительная электроэнергия, края крыши в виде конфузора увеличивают напор ветра на крылья ветродвигателей, что увеличивает скорость вращения ротора электрогенератора, а молниеприемник предохраняет комплекс от разрушения при ударе молнии, что повышает эксплуатационную надежность.The essence of the invention lies in the fact that the device containing counter-rotational vertical-axis wind motors based on NM Darier rotors with traverses and blades of an aerodynamic profile, the multi-pole electric generator is additionally equipped with a planetary summing transmission, an automatic clutch mechanism, an electromechanical brake, while the wings are made of biconvex with biconvex aerodynamic washers installed above and below, the edges of which protrude above the edges of the wing, and the traverses in section they have an aerodynamic biconvex shape with a chord located at an angle of attack α of 0 to 20 degrees to the horizontal plane, connected to the above elements in such a way that during counter-rotational rotation of two tiers of the wind turbine, the generator arm remains stationary, therefore, large currents are discharged without the use of a current collector. The rotor of the generator hangs, therefore, the force acting on the thrust bearings of the generator has decreased. Due to the performance of wings with washers and a traverse of an aerodynamic biconvex profile, the thrust force increased vertically upward, and the friction force in the bearings of the wind turbine decreased. The rotational speed of the rotor of the generator increased, because the wind energy spent on overcoming the frictional forces in the bearings of the wind turbines and the electric generator decreased, the amount of generated electricity increased. The device is also equipped with an additional fixed roof with edges in the form of a confuser, the upper part of which is covered with fabric film material with photovoltaic batteries, as well as guy lines, a sling cable, an additional bearing assembly, a high voltage insulator, an air terminal connected to each other and to the elements mentioned above , so that additional energy is accumulated in the energy receiver, the edges of the roof in the form of a confuser increase the pressure of the wind on the wings of the wind turbines, which increases with orost electric rotating rotor and lightning arrester prevents the complex from destruction during a lightning strike, which improves operational reliability.

При всех известных достоинствах вертикально-осевой конструкции ветродвигателя, таких, как наименьшее шумовое воздействие (не превышает 40 дБ) на окружающую среду, не зависимость работы от направления ветрового потока, неограниченная скорость вращения ротора, позволяющая работать со всеми встречающимися скоростями ветра, включая штормовые, возможность применения модульной конструкции для достижения необходимой потребителю мощности, возможность расположения электрогенератора, блока управления и аккумуляторов на уровне земли для доступности обслуживания, дополнительными техническими результатами, которые могут быть получены при осуществлении данного изобретения, являются:With all the known advantages of a vertically axial wind turbine design, such as the least noise impact (not exceeding 40 dB) on the environment, the work does not depend on the direction of the wind flow, unlimited rotor speed, which allows working with all encountered wind speeds, including storm ones, the possibility of using a modular design to achieve the power necessary for the consumer, the ability to locate the generator, control unit and batteries at ground level for access pnosti service additional technical results which can be obtained by the practice of this invention are:

- повышение надежности комплекса за счет:- improving the reliability of the complex due to:

a) наиболее надежного и материально более дешевого отвода высоких токов от генератора, осуществленного без применения токосъемника;a) the most reliable and materially cheaper removal of high currents from the generator, carried out without the use of a current collector;

b) уменьшение силы трения в подшипниках ветродвигателей и электрогенератора;b) a decrease in the frictional force in the bearings of the wind turbines and the electric generator;

c) уменьшение воздействия тепла, выделяющегося в обмотках электрогенератора, на постоянные магниты системы возбуждения;c) reducing the effects of heat generated in the windings of the generator on the permanent magnets of the excitation system;

d) введения средств молниезащиты, исключающих прохождение тока молнии через подшипниковые узлы и аппаратуру;d) the introduction of lightning protection devices, excluding the passage of lightning current through the bearing units and equipment;

- увеличение количества вырабатываемой электроэнергии за счет уменьшения расхода энергии ветра на преодоление сил трения в подшипниках и увеличения скорости вращения ротора электрогенератора;- an increase in the amount of generated electricity by reducing the consumption of wind energy to overcome the friction forces in the bearings and increase the rotational speed of the rotor of the generator;

- повышение эффективности работы комплекса за счет дополнительного использования солнечной энергии, в частности, для собственных нужд.- improving the efficiency of the complex due to the additional use of solar energy, in particular, for their own needs.

На фиг.1 приведен общий вид комплекса ветроэнергетического по п.1 формулы, на фиг.2 приведен общий вид комплекса ветроэнергетического по п.2 формулы, на фиг.3 изображен фрагмент траверсы 3, на фиг.4 изображен фрагмент крыла 4 с аэродинамической шайбой 9 и сечение аэродинамической шайбы 9 по стрелкам Б-Б, на фиг.5 изображен вид сверху сечения по стрелкам А-А (фиг.1) ротора 25 Савониуса, на фиг.6 - вид сверху на ветродвигатели 1, 2, на фиг.7 изображено устройство планетарной суммирующей передачи 5, на фиг.8 поясняется выбор величины угла α атаки.Figure 1 shows a General view of the complex of wind energy according to claim 1 of the formula, Figure 2 shows a General view of the complex of wind energy according to claim 2 of the formula, Figure 3 shows a fragment of the beam 3, figure 4 shows a fragment of the wing 4 with an aerodynamic washer 9 and the cross section of the aerodynamic washer 9 along the arrows BB, FIG. 5 shows a top view of the cross section along arrows AA (FIG. 1) of the Savonius rotor 25, FIG. 6 is a top view of the wind turbines 1, 2, FIG. 7 shows a planetary summing transmission device 5; FIG. 8 illustrates the selection of the angle of attack α.

Ветроэнергетический комплекс (фиг.1) содержит контрроторные вертикально-осевые ветродвигатели 1, 2 на основе НМ-роторов Дарье с траверсами 3 и крыльями 4 аэродинамического профиля, многополюсный электрогенератор 5, планетарную суммирующую передачу 6, механизм 7 автоматического сцепления, электромеханический тормоз 8, при этом крылья 4 выполнены двояковыпуклыми с установленными сверху и снизу двояковыпуклыми аэродинамическими шайбами 9, края которых выступают над краями крыла 4, траверсы 3 в сечении имеют двояковыпуклую форму с хордой, расположенной под углом α атаки, имеющим значение от 0 до 20 градусов, к горизонтальной плоскости, а также вал 10 первого ветродвигателя 1 соединен с водилом 14 сателлитов 12 планетарной суммирующей передачи 6, наружное (обегающее) колесо 13 сателлитов 12 которой соединено с валом 11 второго ветродвигателя 2, а вал 15 центрального (солнечного) колеса 16 соединен с ротором 17 многополюсного электрогенератора 5 через механизм 7 автоматического сцепления, управляющий вход которого соединен с выходом блока 18 управления, другой выход которого соединен с входом электромеханического тормоза 8, взаимодействующего с валом 15 центрального (солнечного) колеса 16, а входы блока 18 управления подключены соответственно к выходам датчиков 19, 20 тока и напряжения нагрузки и датчика 21 частоты вращения электрогенератора 5, выход которого соединен с нагрузкой 22 через последовательно соединенные выпрямитель 23, конвертор 24 и инвертор 25. Статор (якорь) 26 многополюсного электрогенератора 5 закреплен неподвижно к основанию комплекса. На валу 11 второго ветродвигателя 2 установлен ротор Савониуса 27.The wind energy complex (Fig. 1) contains counter-rotational vertical-axis wind turbines 1, 2 based on Darya NM rotors with traverses 3 and wings 4 of an aerodynamic profile, a multi-pole electric generator 5, a planetary summing gear 6, an automatic clutch mechanism 7, an electromechanical brake 8, this, the wings 4 are made biconvex with biconvex aerodynamic washers 9 installed above and below, the edges of which protrude above the edges of the wing 4, the cross beams 3 in cross section have a biconvex shape with a chord, located married at an angle of attack α, having a value from 0 to 20 degrees, to the horizontal plane, and also the shaft 10 of the first wind turbine 1 is connected to the carrier 14 of the satellites 12 of the planetary totalizing gear 6, the outer (circling) wheel 13 of the satellites 12 of which is connected to the shaft 11 of the second wind turbine 2, and the shaft 15 of the central (solar) wheel 16 is connected to the rotor 17 of the multi-pole electric generator 5 through an automatic coupling mechanism 7, the control input of which is connected to the output of the control unit 18, the other output of which is connected to the electric input of an electro-mechanical brake 8, interacting with the shaft 15 of the central (solar) wheel 16, and the inputs of the control unit 18 are connected respectively to the outputs of the current sensors 19, 20 and the load voltage and the speed sensor 21 of the electric generator 5, the output of which is connected to the load 22 through a series-connected rectifier 23, converter 24 and inverter 25. The stator (anchor) 26 of the multi-pole electric generator 5 is fixed motionless to the base of the complex. On the shaft 11 of the second wind turbine 2 mounted rotor Savonius 27.

К валу 10 верхнего ветродвигателя присоединена через дополнительный подшипниковый узел 28 неподвижная крыша 29, основание которой выполнено в виде радиально расходящихся штанг 30, закрепленных одними концами к неподвижной изолированной части дополнительного подшипникового узла 28, на котором установлен высоковольтный изолятор 31 с молниеприемником 32, соединенным через металлические стропы 33 оттяжки и шарниры 34, установленные на других концах штанг 30, с анкерными узлами 35, некоторые из которых заземлены, причем на ткане-пленочном покрытии 36 верхней части крыши 29, края 37 которой выполнены в виде конфузора, укреплены фотоэлектрические батареи 38, выходы которых через кабель 39 хотя бы одной стропы-кабеля 40 соединены с приемником 41 энергии.A fixed roof 29 is connected to the shaft 10 of the upper wind turbine through an additional bearing assembly 28, the base of which is made in the form of radially diverging rods 30, fixed at one end to a fixed insulated part of the additional bearing assembly 28, on which a high-voltage insulator 31 is installed with an air terminal 32 connected through metal slings 33 guy wires and hinges 34 mounted on other ends of the rods 30, with anchor nodes 35, some of which are grounded, moreover, on a fabric-film coating 36 the upper part of the roof 29, the edges of which 37 are made in the form of a confuser, the photovoltaic batteries 38 are strengthened, the outputs of which through the cable 39 of at least one cable sling 40 are connected to the energy receiver 41.

Комплекс ветроэнергетический работает следующим образом.The wind energy complex works as follows.

Верхний ветродвигатель 1, приведенный во вращение ветровым потоком, приводит во вращение водило 14 сателлитов 12 планетарной суммирующей передачи 6. Траверсы 3, имеющие аэродинамический двояковыпуклый профиль и установленные под углом α атаки (фиг.3), создают подъемную силу, которая не должна превышать вес одного яруса ветродвигателя, тем самым увеличивают скорость вращения и разгружают опорные подшипники ветродвигателей, а двояковыпуклые аэродинамические шайбы 9, выступающие за края крыла 4 (фиг.4), препятствуют срыву ветрового потока и уменьшают воздушные возмущения, вносимые при вращении ярусов, это приводит к дополнительному увеличению скорости вращения ветродвигателей.The upper wind turbine 1, brought into rotation by the wind flow, rotates the carrier 14 satellites 12 of the planetary totalizing gear 6. Traverses 3, having an aerodynamic biconvex profile and installed at an angle of attack α (Fig. 3), create a lifting force that should not exceed weight one tier of the wind turbine, thereby increasing the speed of rotation and unload the thrust bearings of the wind turbines, and biconvex aerodynamic washers 9, protruding beyond the edges of the wing 4 (figure 4), prevent the disruption of the wind flow and smart They increase the air disturbances introduced during the rotation of the tiers, this leads to an additional increase in the speed of rotation of the wind turbines.

Для пояснения выбора угла α атаки траверс крыльевого профиля на фиг.8 показаны силы, действующие на крыло, гдеTo explain the choice of the angle of attack α of the traverse of the wing profile, Fig. 8 shows the forces acting on the wing, where

R - полная аэродинамическая сила,R is the total aerodynamic force

Y - подъемная сила,Y is the lifting force

Q - сила лобового сопротивления,Q - drag force,

G - вес ветродвигателя,G is the weight of the wind turbine,

α - угол атаки.α is the angle of attack.

Из аэродинамики известно, что подъемная сила Y траверсы крыльевого профиля (крыло-траверса) определяется по формуле:From aerodynamics it is known that the lifting force Y of the wing cross-beam (wing-beam) is determined by the formula:

где С_Y - коэффициент подъемной силы,where C _Y is the coefficient of lift,

S - площадь крыла-траверсы,S is the area of the wing-beam,

ρ - плотность воздушной среды,ρ is the density of the air,

V - скорость набегания ветрового потока.V is the velocity of the wind flow.

Подъемная сила должна быть не больше веса G ветродвигателя во всем диапазоне рабочих скоростей воздушного потока.The lifting force should not be more than the weight G of the wind turbine in the entire range of working air flow rates.

Сила лобового сопротивления определяется по формуле:The drag force is determined by the formula:

где С_X - коэффициент лобового сопротивления.where C _X is the drag coefficient.

C_X=C_X0+C_Xi,C _X = C _X0 + C _Xi ,

где С_X0 - коэффициент сопротивления при подъемной силе, равной нулю,where C _X0 is the drag coefficient with a lifting force of zero,

С_xi - коэффициент индуктивного сопротивления, обусловленный наличием подъемной силы.C _xi is the inductance coefficient due to the presence of lifting force.

λ_эф - эффективное удлинение крыла.λ _eff - effective lengthening of the wing.

Аэродинамическое качество крыла

Aerodynamic wing quality

Практически угол атаки должен быть не более 20°. Эффективное значение угла атаки определяется расчетно-экспериментальным методом.In practice, the angle of attack should be no more than 20 °. The effective value of the angle of attack is determined by the calculation-experimental method.

Нижний ярус комплекса ветроэнергетического, запущенный либо ротором 27 Савониуса (фиг.5), либо принудительно, установленный с условием вращения в сторону, противоположную верхнему ярусу (фиг.6), приводит во вращение опорное (обегающее колесо) 13 планетарной суммирующей передачи 6 (фиг.7). Солнечное (центральное) колесо 16 передачи 6 получает момент вращения, равный суммарному от вращения водила 14 и наружного колеса 13, а с учетом мультипликации скорость вращения ротора многополюсного электрогенератора 5 увеличивается в 2К раз (где К - коэффициент мультипликации), вырабатываемая энергия также увеличивается. Планетарную суммирующую передачу 6 целесообразно выполнить однорядной с коэффициентом мультипликации 4-6 и числом сателлитов 3.The lower tier of the wind energy complex, launched either by the Savonius rotor 27 (Fig. 5), or forced, set with the condition of rotation in the direction opposite to the upper tier (Fig. 6), rotates the support (circling wheel) 13 of the planetary totalizing gear 6 (Fig. .7). The solar (central) wheel 16 of transmission 6 receives a torque equal to the total from the rotation of the carrier 14 and the outer wheel 13, and taking into account the animation, the rotational speed of the rotor of the multi-pole electric generator 5 increases by 2K times (where K is the multiplier), the generated energy also increases. The planetary totalizing transmission 6 is expediently performed single-row with a multiplier of 4-6 and the number of satellites 3.

Вращение от вала 15 центрального (солнечного) колеса 16 передается к ротору 17 многополюсного электрогенератора 5 при условии приведения блоком 18 управления автоматического сцепления 7 в рабочее состояние и отключенном тормозе 8. Сила собственного веса ротора 17 электрогенератора 5 действует противоположно силе притяжения постоянных магнитов системы возбуждения, в результате разгружается подшипник электрогенератора 5, уменьшаются его потери на трение, эффективность работы устройства увеличивается. Якорь 26 многополюсного электрогенератора 5 с находящимися на нем обмотками установлен на неподвижной части подшипникового узла электрогенератора 5 и пристыкован стационарно к раме бокса, в котором он установлен. Тепло, выделяющееся в обмотках якоря 26 при работе электрогенератора 5, меньше воздействует на постоянные магниты, находящиеся ниже обмоток, электрические свойства и надежность устройства увеличивается. Для отвода больших токов от электрогенератора 5 не требуется устанавливать дорогостоящий и требующий постоянного обслуживания токосъемник, т.е. все электрические соединения могут быть выполнены наиболее просто и надежно.The rotation from the shaft 15 of the central (solar) wheel 16 is transmitted to the rotor 17 of the multi-pole electric generator 5, provided that the automatic clutch 7 is brought into operation by the control unit 18 and the brake 8 is turned off. as a result, the bearing of the electric generator 5 is unloaded, its friction losses are reduced, the efficiency of the device increases. The armature 26 of the multi-pole generator 5 with the windings located on it is mounted on the fixed part of the bearing assembly of the generator 5 and is stationary attached to the frame of the box in which it is installed. The heat generated in the windings of the armature 26 during operation of the electric generator 5, less affects the permanent magnets below the windings, the electrical properties and reliability of the device increases. To divert large currents from the generator 5, it is not necessary to install an expensive and time-consuming current collector, i.e. all electrical connections can be made most simply and reliably.

Тормоз 8 выполняется с возможностью электрического и ручного включения с взаимной блокировкой и соединяется с более быстрым валом 15 центрального (солнечного) колеса 16, поэтому для торможения требуется меньшее усилие, при этом оно за счет планетарной передачи 6 воздействует одновременно на оба ветродвигателя 1, 2.The brake 8 is electrically and manually engaged with interlocking and connected to the faster shaft 15 of the central (solar) wheel 16, therefore, less force is required for braking, while it simultaneously affects both wind turbines 1, 2 due to planetary gear 6.

Датчик 21 частоты вращения ротора электрогенератора 5 может быть выполнен на любых физических принципах, например, на основе датчиков Холла.The sensor 21 of the rotational speed of the rotor of the generator 5 can be performed on any physical principles, for example, based on Hall sensors.

Автоматическое сцепление 7 позволяет автономно запускать ветродвигатели 1, 2 без нагрузки на электрогенератор 5 и наоборот, переводя электрогенератор 5 в режим двигателя, после набора им скорости подключать его к ветродвигателям 1, 2.Automatic clutch 7 allows you to autonomously start wind turbines 1, 2 without load on the electric generator 5 and vice versa, putting the electric generator 5 in engine mode, after gaining speed, connect it to the wind turbines 1, 2.

Крыша 29, установленная на изолированной неподвижной части дополнительного подшипникового узла 28, является многофункциональной: служит основанием для солнечных батарей 38, питающих, в частном случае, блок 18 управления и датчики 19, 20, 21, а также образует совместно с загнутыми краями 37 конфузор, увеличивающий тягу ветра и скорость вращения ветродвигателей 1, 2, а также содержит молниеприемник 32 на высоковольтном изолирующем основании 31. В случае попадания молнии ток, вызванный ею, уходит через металлические стропы 33 оттяжек и заземленные анкерные узлы и не повреждает наиболее дорогостоящие компоненты комплекса: подшипники, суммирующую передачу 6 и многополюсный электрогенератор 5.The roof 29, mounted on an insulated fixed part of the additional bearing assembly 28, is multifunctional: it serves as the basis for solar panels 38, supplying, in a particular case, the control unit 18 and sensors 19, 20, 21, and also forms a confuser together with curved edges 37, increasing wind draft and rotation speed of wind motors 1, 2, and also contains a lightning rod 32 on a high-voltage insulating base 31. In case of lightning, the current caused by it leaves through the metal slings 33 guy wires and grounded anchor s components and does not damage the most expensive components of the complex: bearings, summing transmission 6 and a multi-pole generator 5.

Claims

1. Комплекс ветроэнергетический, содержащий контрроторные вертикально-осевые ветродвигатели на основе НМ-роторов Дарье с траверсами и крыльями аэродинамического профиля, многополюсный электрогенератор, отличающийся тем, что он снабжен дополнительно планетарной суммирующей передачей, механизмом автоматического сцепления, электромеханическим тормозом, при этом крылья выполнены двояковыпуклыми с установленными сверху и снизу двояковыпуклыми аэродинамическими шайбами, края которых выступают над краями крыла, а траверсы в сечении имеют двояковыпуклую форму с хордой, расположенной под углом α атаки, имеющим значение от 0 до 20° к горизонтальной плоскости, причем вал первого ветродвигателя соединен с водилом сателлитов планетарной суммирующей передачи, наружное обегающее колесо сателлитов которой соединено с валом второго ветродвигателя, а вал центрального солнечного колеса соединен с ротором многополюсного электрогенератора через механизм автоматического сцепления, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, другой выход которого соединен с входом электромеханического тормоза, взаимодействующего с валом центрального солнечного колеса, а входы блока управления подключены соответственно к выходам датчика тока и напряжения нагрузки и датчика частоты вращения электрогенератора, выход которого соединен с нагрузкой через последовательно соединенные выпрямитель, конвертор и инвертор.1. The wind power complex, containing counter-rotational vertical-axis wind motors based on Darya NM rotors with traverses and aerodynamic profile wings, a multi-pole electric generator, characterized in that it is additionally equipped with a planetary summing transmission, an automatic clutch mechanism, an electromechanical brake, while the wings are made of biconvex with biconvex aerodynamic washers mounted above and below, the edges of which protrude above the edges of the wing, and the cross-arms in cross section have a biconvex shape with a chord located at an angle of attack α having a value from 0 to 20 ° to the horizontal plane, the shaft of the first wind turbine being connected to the planet carrier of the planetary summing gear, the outer ring of which satellites is connected to the shaft of the second wind turbine, and the central solar shaft the wheels are connected to the rotor of the multi-pole generator through an automatic clutch mechanism, the control input of which is connected to the output of the control unit, the other output of which is connected to the input the house of the electromechanical brake interacting with the shaft of the central sun wheel, and the inputs of the control unit are connected respectively to the outputs of the current sensor and load voltage and the rotation speed sensor of the electric generator, the output of which is connected to the load through a rectifier, converter and inverter connected in series.

2. Комплекс ветроэнергетический по п.1, отличающийся тем, что к валу верхнего ветродвигателя присоединена через дополнительный подшипниковый узел неподвижная крыша, основание которой выполнено в виде радиально расходящихся штанг, закрепленных одними концами к неподвижной изолированной части дополнительного подшипникового узла, на котором установлен высоковольтный изолятор с молниеприемником, соединенным через металлические стропы оттяжки и шарниры, установленные на других концах штанг, с анкерными узлами, некоторые из которых заземлены, причем на тканепленочном покрытии верхней части крыши, края которой выполнены в виде конфузора, укреплены фотоэлектрические батареи, выходы которых через кабель хотя бы одной стропы-кабеля соединены с приемником энергии.2. The wind energy complex according to claim 1, characterized in that a fixed roof is connected to the shaft of the upper wind turbine through an additional bearing assembly, the base of which is made in the form of radially diverging rods fixed at one end to a fixed insulated part of the additional bearing assembly on which a high-voltage insulator is mounted with a lightning rod connected through metal slings of guy wires and hinges installed at other ends of the rods, with anchor nodes, some of which are grounded enes, wherein tkaneplenochnom coating on top of the roof, the edges of which are formed as a converging tube, reinforced photovoltaic array, outputs of which cable through at least one cable slings are connected with the energy receiver.